耐塩性シロイヌナズナが有する塩馴化機構の解明

• Project Area: Integrated analysis of strategies for plant survival and growth in response to global environmental changes
• Project/Area Number: 25119722
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture
• Principal Investigator: 太治 輝昭 東京農業大学, 応用生物科学部, 准教授 (60360583)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000); Fiscal Year 2014: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2013: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 浸透圧耐性 / ナチュラルバリエーション / accessions / シロイヌナズナ / 塩ストレス / 浸透圧ストレス / accession

Outline of Annual Research Achievements

モデル植物シロイヌナズナは、日本にも自生種が数種類あるように、世界中の様々な地域に生息し、そのエコタイプ (accessions) は1000以上に上る。先行研究により、高い浸透圧ストレス耐性を示すシロイヌナズナは、生育に影響を及ぼさない程度の塩ストレスを一定期間経ることで、海水と同程度の塩（浸透圧）にも耐性を示す「塩馴化後浸透圧耐性」に優れていること、さらに200種のシロイヌナズナを用いたGenome wide association studyにより、塩馴化後浸透圧耐性が1遺伝子座に制御されていることを明らかにした。昨年度までに、塩馴化後浸透圧耐性を有するaccessionと、欠損したaccessionの掛け合わせにより、Near isogenic lines (NILs)を作出し、原因遺伝子座をおおよそ特定し、さらに、塩馴化後浸透圧耐性を欠損した突然変異株の単離に成功した。本年度はこれらの実験材料を用いて、耐性メカニズムの生理学的解析、シグナル伝達経路の解明を試みた。
耐性メカニズムの解析については、理化学研究所　環境資源科学研究センターの榊原均博士との共同研究により、塩馴化能を獲得する過程における全植物ホルモンの定量解析を行った。その結果、浸透圧耐性に重要な役割を果たすアブシジン酸には、塩馴化後浸透圧耐性を有するaccessionsあるいはNILと、欠損したaccessionとの間に差が認められず、一般に知られている浸透圧耐性とは異なるメカニズムで塩馴化後浸透圧耐性に至ることが示唆された。
塩馴化後浸透圧耐性を欠損した突然変異株については、マッピングを実施し、昨年度実施したゲノムシークエンス解析と合わせて遺伝子座の絞り込みを行った。その結果、浸透圧耐性とは異なる表現型から、極めて可能性の高い原因遺伝子を特定することに成功した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Group A PP2Cs evolved in land plants as key regulators of intrinsic desiccation tolerance (2013)
  • Author(s): Komatsu K, Suzuki N, Kuwamura M, Nishikawa Y, Nakatani M, Ohtawa H, Takezawa D, Seki M, Tanaka M, Taji T, Hayashi T, Sakata Y
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 4 Issue: 1 Pages: 2219-2219
  • DOI: 10.1038/ncomms3219
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Arabidopsis sos1 mutant in a salt-tolerant accession revealed an importance of salt acclimation ability in plant salt tolerance (2013)
  • Author(s): Ariga H, Katori T, Yoshihara R, Hase Y, Nozawa S, Narumi I, Iuchi S, Kobayashi M, Tezuka K, Sakata Y, Hayashi T, Taji T
  • Journal Title: Plant Signaling and Behavior Volume: 8 Issue: 7 Pages: e24779-e24779
  • DOI: 10.4161/psb.24779
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Arabidopsis thaliana accessionsにおける高温ストレス耐性のQTL解析 (2015)
  • Author(s): 有賀裕剛, 大岡将太, 中村浩太朗, Luis OB Barquero, 井内聖, 小林正智, 坂田洋一, 林隆久, 太治輝昭
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] Arabidopsis thaliana accessionsにおける高温ストレス耐性のQTL解析 (2014)
  • Author(s): 有賀裕剛, 大岡将太, 中村浩太朗, Luis OB Barquero, 井内聖, 小林正智, 坂田洋一, 林隆久, 太治輝昭
  • Organizer: 日本植物細胞分子生物学会
  • Place of Presentation: 盛岡
  • Year and Date: 2014-08-21 – 2014-08-22
• [Presentation] 耐塩性シロイヌナズナが有する塩馴化能のトランスクリプトーム解析 (2014)
  • Author(s): 有賀裕剛, 香取拓, 井内聖, 小林正智, 坂田洋一, 林隆久, 太治輝昭
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 富山
• [Presentation] Arabidopsis thaliana Zu-0のイオンビーム照射種子を用いた塩馴化能欠損株の解析 (2014)
  • Author(s): 笹生保孝、有賀裕剛、吉原亮平、長谷純宏、鳴海一成、井内聖、小林正智、坂田洋一、林隆久、太治輝昭
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 富山
• [Presentation] 耐塩性シロイヌナズナが有する塩馴化能のGenome-Wide Association Study (2013)
  • Author(s): 有賀裕剛, 香取拓, Leon Kochian, Owen Hoekenga, Michael A. Gore, 小林佑理子, 井内聖, 小林正智, 坂田洋一, 林隆久, 太治輝昭
  • Organizer: 日本植物細胞分子生物学会
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] Arabidopsis thaliana Zu-0のイオンビーム照射種子を用いた塩馴化能欠損株の探索 (2013)
  • Author(s): 笹生保孝, 有賀裕剛, 吉原亮平, 野澤樹, 長谷純宏, 鳴海一成, 井内聖, 小林正智, 坂田洋一, 林隆久, 太治輝昭
  • Organizer: 日本植物細胞分子生物学会
  • Place of Presentation: 札幌